快速退火爐系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

快速退火爐是現(xiàn)代大規(guī)模集成電路生產(chǎn)工藝過程中的關(guān)鍵裝備

     主要用于離子注入后雜質(zhì)的激活、淺結(jié)制作、生長高質(zhì)量的氧化膜層和金屬硅化物合金形成等工藝。隨著集成電路工藝技術(shù)的飛速發(fā)展,開展快速退火爐系統(tǒng)的技術(shù)研究,對國內(nèi)開發(fā)和研究具有自主知識產(chǎn)權(quán)的快速退火爐裝備,有著十分重要的理論意義和工程應用價值。

      本文針對現(xiàn)代半導體器件退火工藝對快速退火爐系統(tǒng)的技術(shù)要求,在綜合分析國內(nèi)外各種快速退火爐系統(tǒng)技術(shù)基礎上,通過深入的分析研究,設計了系統(tǒng)總體技術(shù)方案。擬定采用燈光輻射型熱源裝置,上下兩排成正交的燈管組對位于其中間的半導體硅片進行直接加熱實現(xiàn)溫度的快速上升,以單點測溫作為溫度測量的解決方案作為系統(tǒng)總體方案。

      根據(jù)熱傳導基本理論,以實現(xiàn)系統(tǒng)總體技術(shù)指標作為已知參數(shù)計算得到系統(tǒng)所需要的熱功率,在此基礎上實現(xiàn)熱源與反應腔體、冷卻系統(tǒng)、送氣系統(tǒng)等部件的設計。

     通過分析影響硅片表面溫度邊緣效應的因素,提出燈管分區(qū)及分區(qū)控制的設計方案,實現(xiàn)硅片表面溫度的均勻性；通過非接觸式溫度測量原理的分析,完成光學高溫計選型、測溫方案以及溫度校準設計,實現(xiàn)溫度的精確測量,基于系統(tǒng)模型的溫度控制器設計保證了溫度控制的精度與穩(wěn)定度；在分析硅片傳送功能性要求的基礎上,完成傳送系統(tǒng)流程設計,實現(xiàn)了系統(tǒng)傳片效率與傳片的高可靠性；控制系統(tǒng)功能性設計、總體架構(gòu)以及主控制程序流程圖設計實現(xiàn)整機的全自動化,保證系統(tǒng)具有自動化水平高、控制和管理功能強大、操作簡便、可靠性高等特點,能很好地適應快速退火爐系統(tǒng)對自動控制的要求。試驗結(jié)果表明,本文所設計的快速退火爐系統(tǒng)可以滿足半導體快速退火工藝對設備的要求。